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根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2017年1季度，分布式光伏裝機達(dá)到2.43GW，相對于2016年同比增長了148%；有機構(gòu)預(yù)測，2017年全年的分布式裝機在9GW以上，相對于2016年增長100%以上。分布式光伏項目迎來快速發(fā)展期。
地面電站的租金，一般在300~500元/畝之間，折合0.45~0.75元/ m2。而分布式光伏項目的屋頂租金要遠(yuǎn)高于這一標(biāo)準(zhǔn)。隨著分布式光伏項目受市場熱捧，優(yōu)質(zhì)屋頂越來越難得，屋頂租金越來越貴。部分企業(yè)在投標(biāo)中甚至給出10元/m2的屋頂租金。在此情況下，設(shè)計是更多的會追求更高的“單位面積發(fā)電量”，或者更低的“度電成本”。本項目將從這兩個角度進行討論。
前提條件
1、項目場址
假設(shè)項目位于山東煙臺，水平面年總輻射量為1460kWh/m2；
2、項目規(guī)模與屋頂租金
項目規(guī)模為3MWp，10kV并網(wǎng)，工業(yè)混凝土屋頂，年租金為6元/m2；采用60片型號為270Wp的光伏組件。
3、項目電價
如果全額上網(wǎng)，則電價為0.85元/kWh（含稅，下同）；
如果自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，則自用部分按照山東10kV的工商業(yè)電價0.7489元/kWh九折考慮，為0.674元/kWh；上網(wǎng)部分按照0.3729元/kWh；全部電量考慮0.42元/kWh的國家補貼。
提高單位面積的發(fā)電量
1、優(yōu)化傾角設(shè)計
根據(jù)當(dāng)?shù)?a href="http://www.yifanfurniture.com/news/search.php?kw=太陽能" target="_blank">太陽能資源的分布情況，當(dāng)固定傾角為32°時，傾斜面接受的輻射量最大；此時，
3MW項目理論占地面積為（僅考慮通道，前后不遮擋）0.0451km2；
若項目系統(tǒng)效率按82%考慮，則項目的年發(fā)電量為395.88萬kWh；
單位面積的年發(fā)電量為87.84kWh/m2。
如果傾角降低，將導(dǎo)致發(fā)電量降低；然而同時，占地面積將減少。對傾角為5°~32°時，項目單位面積的發(fā)電量進行計算，結(jié)果如下表。
表1：不同傾角時的單位面積年發(fā)電量
從上表可以看出，當(dāng)方陣傾角降低，前后間距變少，裝機密度增加，雖然總發(fā)電量減少，但單位面積的發(fā)電量越來越大。
相對于最佳傾角32°，傾角為5°時，總發(fā)電量降低了7.4%，但單位面積的發(fā)電量增加了66.2%。
2、使用高轉(zhuǎn)化效率組件
使用高轉(zhuǎn)化效率組件是提升單位面積發(fā)電量最有效的方法。表1中數(shù)據(jù)時采用270Wp組件為基礎(chǔ)進行計算，若采用300Wp的高效組件，則5°~32°時單位面積的發(fā)電量如表2所示。
表2:采用高效組件的單位面積發(fā)電量
采用270Wp組件和300Wp組件時，單位面積發(fā)電量的對比如下表所示。
表3：不同型號組件單位面積發(fā)電量對比（單位：kWh/m2）
從上圖可以看出,高效組件的單位面積產(chǎn)出量高出普通組件高出13.9%。
當(dāng)傾角為5°時，每平米的年發(fā)電量高出20kWh，更加集約的利用了屋頂資源。
降低度電成本分析
單位面積的產(chǎn)出量提高，體現(xiàn)了對有限屋頂?shù)募s化利用；然而，其中一個重要原因是安裝量增加，投資密度加大。因此，單位投資產(chǎn)出比更能體現(xiàn)投資的經(jīng)濟性。
無論是傾角降低還是使用高效組件，都會使項目占地面積減少，因此
1）線纜、橋架等長度會減少，相應(yīng)投資減少；
2）線損會降低，系統(tǒng)效率提高，發(fā)電量升高。
然而，由于兩項影響較少，下文暫不考慮。
項目投資分初始投資和年運營成本兩部分，改變傾角和使用高效組件，會帶來兩部分的變化，從而改變資金的投入產(chǎn)出比。
1、改變傾角對產(chǎn)出比的影響
由于項目規(guī)模不變，因此初始投資不變。
傾角變化的主要影響為非最佳傾角帶來發(fā)電量降低、減少占到從而節(jié)約租金。將兩項對比如下表。
表4：改變傾角對年租金的影響
從上表可以看出,在屋頂租金為6元/m2的情況下，與最佳傾角32°相比，
傾角為5°~20°時，提高單位面積發(fā)電量節(jié)省的租金，不足以彌補年電費收入的減少，
而25°~30°時，提高單位面積發(fā)電量節(jié)省的租金，高于年電費收入的減少。
為了尋找技術(shù)經(jīng)濟的最佳傾角，對25°~32°時的情況進行詳細(xì)分析，如下表所示。
表5：傾角為25°~32°時技術(shù)經(jīng)濟分析
從上表可以看出,由于電價不相同，當(dāng)采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，電價較高，傾角為27°時項目的度電成本最低；與32°相比，相當(dāng)于度電成本下降了0.25分。
當(dāng)采用“全額上網(wǎng)”模式，電價相對較低，傾角為26°時項目的度電成本最低。與32°相比，相當(dāng)于度電成本下降了0.28分。
可見，在如今屋頂租金高昂的情況下，適當(dāng)降低安裝傾角，減少發(fā)電收入，但增加裝機容量從而減少屋頂租金，會提高項目的投入產(chǎn)出比，降低度電成本。
2、高效組件對產(chǎn)出比的影響
使用高效組件可以帶來兩方面的影響：
1）組件價格提高、BOS成本降低，導(dǎo)致初始投資變化；
2）發(fā)電量不變但租金降低。
3MW的項目采用270Wp組件和300Wp組件的初始投資不相同的部分進行簡單對比，如下表所示。
表6：采用不同型號組件初始投資差異
說明：按照目前情況，高效比普通貴0.2元/W考慮。
從上表可以看出，高效組件的初始投資仍比普通組件貴19.65萬元，折合6.55分/Wp；然而，使用高效組件后，未來的年屋頂租金會大大降低，不同傾角時的年租金差異如下表所示。
表7：采用不同組件的年租金變化
從上表可以看出,當(dāng)傾角為5°~32°時，使用高效組件，3MWp項目的年租金大約降低2.987~3.306萬元，角度越大，租金節(jié)省越明顯。
按照行業(yè)基準(zhǔn)收益率8%為折現(xiàn)率考慮，20年租金降低折合初始投資降低29.32~32.46萬元。
通過對比可以發(fā)現(xiàn)：
3MWp項目使用高效組件雖然初始投資增加了19.65萬元，但年屋頂租金可以節(jié)省2.987~3.306萬元左右，折合初始投資29.32~32.46萬元。因此，使用高效組件可以實現(xiàn)20年內(nèi)減少10~13萬的總投資，折合20年平均的度電成本降低了0.11~0.15分。
結(jié)論
由于分布式光伏項目投資快速增加，優(yōu)質(zhì)屋頂受熱捧，租金連年看漲。在此情況下，屋頂租金對項目收益產(chǎn)生較大影響。通過研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計上的改進，可以提高項目的經(jīng)濟性。
在本文假設(shè)的項目條件下：
傾角為32°時發(fā)電量最大，但將傾角降低到26°、27°時度電成本最低，比32°可降低約0.25分。
使用300Wp的高效組件相對于270Wp的普通組件，20年的度電成本可以降低0.11~0.15分。
可見，在目前的屋頂租金水平下，降低方陣傾角，使用高效組件都可以有效提高單位面積的發(fā)電量，并能提高資金的投入產(chǎn)出比，降低度電成本。
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